3D生物打印技术在人造器官上的障碍与突破

在2011年的一次TED演讲中，一个用3D打印技术制作的肾脏模型引起了现场观众热烈的掌声。但用3D打印的肾脏来替换人体器官的梦想现在依然需要好多年才能实现，即使是3D打印技术催生的3D生物打印技术，制造可以用来移植的人造器官的想法目前也还无法实现。

现今在美国超过12万等待人体器官移植的人当中，肾脏移植的需求量最高。研究人员希望新一代的3D打印技术能够使用活的人体细胞逐层“打印”诸如肝脏、心脏与肾脏之类的移植用器官。

据美国北卡罗来纳州温斯顿塞勒姆市“威克森林再生医学研究所”主任-托尼·阿达拉介绍，打印这些器官的复杂程度难以想象，肝脏、心脏与肾脏在每一厘米的厚度内含有的细胞数量远超其他任何器官，另外这些脏器的细胞也都具有非常复杂的功能。

在阿达拉的帮助下，人们开拓出了使用活细胞构筑与器官形状相符的人造支架的技术。基于这种技术，阿达拉及其研究小组在1999年为7名年轻的志愿者植入了用人体组织编程制造的膀胱。现在，他将目光聚焦在制造更复杂器官的挑战上，阿达拉希望利用3D打印技术制造像肾脏这样复杂的器官，这也正是他在在2011年的TED演讲上演示3D打印的肾脏模型的动机。

不过对于3D生物打印这种超前想法媒体所做的宣传常常是不准确的，在阿达拉2011年进行演讲之后有许多头条报道的是他“打印出了一个活的肾脏”。而今年，许多媒体也对中国杭州电子科技大学的研究小组用3D打印技术制造了活细胞搭建的微缩尺寸肾脏模型的消息进行了夸大的报道。

美国肯塔基州路易斯维尔市心血管创新研究所科学行政总监-斯图亚特·威廉姆斯表示，杭州科技大学的小组确实依照肾脏形状打印出了活体细胞模型，但并不是逐个细胞打印的。

据威廉姆斯解释，目前即使是最优秀的3D打印机也无法在足够小的尺度上打印人体组织，这便无法实现真实人体器官的各种生命功能。类似的问题也使得3D打印机目前还无法构造全尺寸器官运转必不可少的微小血管组织。

肾脏的打印是3D打印技术的一个特殊门槛，由于肾脏精细复杂的结构，它可以过滤人体血液中无用的化学物质并形成尿液。生物打印技术的研究者们希望能够使用人体内提取的干细胞自的我构造能力，来补充3D打印器官的细节精细程度，从而“编织”出完整尺寸的人体器官。

据美国圣地亚哥Organovo公司的CEO基思·墨菲介绍，单独使用3D打印技术来制造全尺寸的肾脏十分的困难，必须借助对生物活性的培养让制造出来的器官自我发展出完整的结构。

研究人员表示，3D打印的肾脏或是其他可以移植的人体器官在接下去的10到15年内都没办法实现，但研究人员计划用简化版、微缩型3D打印的豚鼠器官来进行药物测试，希望帮助科学家在不违反人伦道德的情况下更有效的了解这些药物在人体身上的适应性。（实习编译：陈鹭榕 审校：邱天华）